JPH0519010A

JPH0519010A - 樹脂封止半導体評価用チツプ

Info

Publication number: JPH0519010A
Application number: JP3172598A
Authority: JP
Inventors: Kozo Tamura; 耕三田村; Yoshikazu Nishikawa; 嘉一西川
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1991-07-12
Filing date: 1991-07-12
Publication date: 1993-01-26

Abstract

(57)【要約】【目的】半導体チップを樹脂で封止して製造する半導
体装置の性能を評価するために用いる樹脂封止半導体評
価用チップにおいて、アルミスライド性すなわち配線ス
ライド性の評価を簡単かつ正確に行うことのできるもの
を提供する。【構成】チップ基板１０の表面に形成された絶縁層２
０の上に、チップ基板１０中心Ｃと外周角部Ｔを結ぶ線
Ｓに直交して外周角部付近に基準配線４０、７０および
評価配線３０、５０、６０が設けられ、前記基準配線４
０、７０は、配線スライドを起こさない程度に充分に幅
が広く形成され、前記評価配線３０、５０、６０は、基
準配線４０、７０に対して一定の間隔をあけて平行に配
置され、基準配線４０、７０よりも幅が狭く形成されて
おり、基準配線４０、７０と評価配線３０、５０、６０
の間の電気的導通を測定できるようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、樹脂封止半導体評価
用チップに関し、詳しくは、半導体チップを樹脂で封止
して製造する樹脂封止半導体装置において、樹脂封止を
行うことによって発生する配線の移動すなわち配線スラ
イド、および、それに伴う配線の短絡や断線その他の不
良発生や性能低下を、予め、製品となる半導体チップと
同様に作製された性能評価用のチップを用いて評価する
ために使用する性能評価用チップに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】樹脂封止半導体装置は、近年、素子の大
容量化、高機能化、高集積化などに伴ってチップサイズ
が益々大型化する一方、機器の軽薄短小の流れの中で、
パッケージ自体は益々小型化する傾向にある。それに伴
って、半導体装置の熱応力による問題が大きくクローズ
アップされてきている。

【０００３】半導体装置の熱応力による問題は、半導体
装置すなわち半導体パッケージを構成するシリコンチッ
プ、リードフレーム、封止樹脂などの熱膨張係数や熱伝
導率などの熱特性の違いによって発生し、具体的な故障
モードとしては、パッケージクラック、チップクラッ
ク、金ワイヤ断線、アルミスライド、パッシベーション
クラックなどが挙げられる。

【０００４】このうち、アルミスライドとは、封止樹脂
と半導体チップの熱変形量の違いにもとづき、半導体チ
ップの表面に形成されたアルミ配線が封止樹脂から力を
受けて、移動したり変形したりする現象であり、アルミ
配線が移動したり変形したりすれば、隣接するアルミ配
線同士が短絡を起こしたり、アルミ配線が断線してしま
ったり、アルミ配線の電気的性能に悪影響が出たりする
ことになる。

【０００５】そこで、半導体装置の上記アルミスライド
性などを評価するために、半導体装置に対して各種の環
境試験が行われる。具体的には、温度サイクル試験や熱
衝撃試験などがあり、低温側（─６５℃）と高温側（＋
１５０℃）の間で環境変化を繰り返すことによって、試
験サンプルに熱ストレスを与え、環境試験後の試験サン
プルの性能を評価することなどが行われる。

【０００６】試験サンプルの性能を評価するには、パッ
ケージクラックのような外観に表れる欠陥は目視で判定
することができるが、前記アルミスライド性のように、
封止樹脂の内部に隠れた部分の性能は、外部から評価す
ることは出来ない。そこで、従来は、試験サンプルの封
止樹脂を発煙硝酸などで溶かして開封し、内部の半導体
チップ表面を露出させて、観察評価していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
に、封止樹脂を開封して半導体チップの表面を露出させ
てしまうと、この半導体チップに対しては、それ以後の
評価試験を行うことができないという欠点がある。すな
わち、一旦、封止樹脂を開封してしまった半導体チップ
は、別の評価試験に用いることはできないため、開封試
験用の半導体チップを、その他の封止状態で行う試験用
の半導体チップとは別に準備しておく必要がある。その
ため、評価試験を効率的に行うことができず、試験コス
トも高く付くことになる。また、半導体チップの封止樹
脂には、耐薬品性や機械強度に優れた材質のものが使用
されるため、封止樹脂を溶かしたりして開封するのに非
常に手間がかかるという問題もあった。

【０００８】特に、アルミスライド性は、半導体チップ
外周の角部で最も感度が高くなり、この付近にアルミ配
線が存在した場合に大きな影響を受けることになるが、
従来の評価試験用チップでは、このような、場所による
特性の違いを考慮せずにアルミ配線が作製されているた
め、比較的感度の低い部分におけるアルミスライド性の
試験結果で、半導体チップ全体の評価を行うことにな
り、実際に製造される半導体装置の正確な評価が出来な
いという問題もあった。

【０００９】そこで、この発明の課題は、前記したよう
な樹脂封止半導体評価用チップにおいて、アルミスライ
ド性すなわち配線スライド性の評価を簡単かつ正確に行
うことのできるものを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する、こ
の発明の樹脂封止半導体評価用チップは、半導体チップ
を樹脂で封止してなる半導体装置において、樹脂封止に
伴う配線スライド性を評価するのに用いる性能評価用チ
ップであって、チップ基板の表面に形成された絶縁層の
上に、チップ基板中心と外周角部を結ぶ線に直交して外
周角部付近に基準配線および評価配線が設けられ、前記
基準配線は、配線スライドを起こさない程度に充分に幅
が広く形成され、前記評価配線は、基準配線に対して一
定の間隔をあけて平行に配置され、基準配線よりも幅が
狭く形成されており、基準配線と評価配線の間の電気的
導通を測定できるようになっている。

【００１１】樹脂封止半導体評価用チップの基本的な構
造は、製品となる半導体装置およびチップの構造に合わ
せて、既知の評価用チップなどと同様の通常の半導体チ
ップの構造が採用される。チップ基板は、シリコンなど
の半導体材料からなり、正方形あるいは長方形などの多
角形状をなしている。チップ基板の表面には、シリコン
の熱酸化膜などからなる絶縁層が形成され、この絶縁層
の上に性能評価に必要な導体配線が形成される。導体配
線には、通常、アルミ配線が用いられるが、その他の導
体からなる配線であっても構わない。チップ基板に形成
する絶縁層や導体配線の構造は、評価しようとする半導
体チップの構造に合わせて設定される。

【００１２】この発明では、導体配線として、基準配線
と評価配線の２種類の配線を設けておく。基準配線およ
び評価配線は、何れも、チップ基板中心と外周角部を結
ぶ線と直交して、外周角部付近に配置される。例えば、
チップ基板が矩形状の場合は、４方の角部の何れか、も
しくは、全ての角部に基準配線および評価配線を形成し
ておく。なお、直交とは、チップ基板中心と外周角部を
結ぶ線と配線が構成する角度が９０°をなす状態である
が、この角度は正確に９０°でなくても、実質的に直交
するとみなせる程度の角度範囲にあればよい。外周角部
付近とは、チップ基板の中心に比べて、配線スライドに
対して敏感な、より外周角部に近い位置であればよい。

【００１３】基準配線は、樹脂封止を行った状態で様々
な環境変化があっても、熱応力によって変形したり移動
したりする、いわゆる配線スライドを起こさない程度
で、充分に広い幅に形成される。具体的には、評価しよ
うとする半導体チップの構造によって異なるが、通常の
評価試験の結果に基づいて、配線スライドが起こらない
と判断できる程度に幅を広く設定しておく。基準配線を
構成する導体材料および作製手段は、通常の半導体チッ
プにおける配線用の導体材料および配線形成手段が適用
できる。

【００１４】評価配線は、上記基準配線に対して一定の
間隔をあけて平行に配置され、基準配線よりも幅を狭く
形成される。評価配線を構成する導体材料および作製手
段は、評価を行おうとする半導体チップ用の配線と同様
の材料および手段が採用できる。半導体チップ用の配線
は、通常アルミ配線が用いられるが、それ以外の導体配
線を用いてもよい。評価配線は、熱応力による配線スラ
イドを起こしたときに、基準配線に近づく側に配置され
る。通常は、基準配線に対して、基板チップの外周側に
評価配線を配置しておけばよい。評価配線の幅は、例え
ば、実際に製造する半導体装置製品に使用する配線の幅
に設定しておけば、この配線幅を適用した場合に配線ス
ライドの問題を起こさないか否かが評価できる。その
他、評価しようとする配線の幅に合わせて、評価配線の
幅を設定しておけばよい。評価配線と基準配線の間隔
は、評価配線が配線スライドを起こしたときに、評価配
線が基準配線と電気的に接触するように設定しておく。
評価配線の配線スライドをどの程度まで許容するか、あ
るいは、配線スライドの検出精度をどの程度に設定する
かなどの条件によって、評価配線と基準配線の間隔が変
更される。評価配線の高さを高くして、いわゆるアスペ
クト比（高さ／断面幅）を大きくしておくと、熱応力に
対して評価配線が敏感に反応するので、配線スライドの
発生をより高感度に検出することが可能になる。

【００１５】評価配線は、その線幅あるいは基準配線と
の間隔が異なるものを、複数個設けておくことができ
る。１本の基準配線に対して、複数本の評価配線を設け
ておいてもよいし、１対の基準配線および評価配線を複
数組設けておくこともできる。例えば、線幅が段階的に
異なる複数の評価配線を設けておけば、どの線幅の評価
配線までが配線スライドを起こすかを評価することによ
って、線幅と配線スライドの発生との関係を定量的に知
ることができる。また、評価配線の線幅は同じで、基準
配線との間隔が異なるものを複数本設けておけば、何れ
の間隔の評価配線までが配線スライドによる基準配線と
の接触を起こすかを知ることによって、配線スライドの
大きさを定量的に知ることもできる。

【００１６】基準配線および評価配線には、ボンディン
グワイヤを接続したりして、リードフレームなどの外部
配線と接続する端子部を備えておく。端子部の具体的な
構造は、通常の半導体チップあるいは半導体装置におけ
る配線接続用の端子部と同様の構造でよい。端子部は、
半導体装置のリードフレームなどの外部配線に接続され
て、半導体装置の外まで配線が引き出され、対になる基
準配線と評価配線との間の電気的導通を、半導体装置の
外部に設けられた外部端子で検知できるようにしてお
く。すなわち、評価用チップを樹脂で封止したときに、
基準配線および評価配線と電気的に接続された配線の一
部が、封止樹脂の外部に露出していればよい。基準配線
および評価配線から外部に配線を引き出すための構造
は、通常の半導体装置における配線構造が自由に採用で
きる。但し、この配線構造は、評価用チップに対して環
境試験などを行ったときに、問題や欠陥を起こさないよ
うにしておくことが、基準配線と評価配線の電気的導通
を正確に評価するのに必要である。

【００１７】評価用チップには、上記した基準配線およ
び評価配線以外にも、その他の評価試験に必要な各種の
構造を形成しておけば、ひとつの評価用チップを、配線
スライド性とその他の評価試験に兼用することができ
る。

【００１８】

【作用】評価用チップに、基準配線と評価配線の２種類
の配線を形成した状態で、評価用チップを樹脂で封止し
て評価用半導体装置を作製し、この評価用半導体装置を
各種の環境試験などに供すれば、前記２種類の配線に、
評価用チップと樹脂との相対的な熱変形差に伴う熱応力
が作用する。

【００１９】基準配線および評価配線は、チップ基板中
心と外周角部を結ぶ線と直交して外周角部付近に配置さ
れているので、前記熱応力を最も敏感に受けることにな
る。すなわち、チップ基板および樹脂は、その中心から
外周に向かう放射方向に膨張収縮する。したがって、前
記熱応力も、中心から外周に向かう放射線上に作用す
る。しかも、外周に近い個所ほど熱応力に伴う封止樹脂
とチップ基板との相対的な移動量が大きくなる。したが
って、チップ基板中心と外周角部を結ぶ線と直交して外
周角部付近に、配線を配置しておけば、この配線方向と
直交する方向に前記熱応力を受け、配線が移動したり変
形したりし易いのである。

【００２０】基準配線は、配線スライドを起こさない程
度に充分に幅を広く形成しておくので、前記熱応力が作
用しても、移動したり変形したりすることはない。しか
し、評価配線は、基準配線よりも幅が狭く形成されてい
るので、前記熱応力が作用すると、移動したり変形した
りすることになり、いわゆる配線スライドを起こす。評
価配線は、基準配線に対して一定の間隔をあけて平行に
配置されているので、評価配線が移動したり変形したり
すると、評価配線の全体もしくは一部が基準配線と接触
して短絡することになる。

【００２１】基準配線と評価配線にリードフレームの配
線を接続しておくなどして、基準配線と評価配線との間
の電気的導通状態を、評価用チップを樹脂で封止した評
価用半導体装置の外部から検知できるようにしておけ
ば、前記した評価配線の配線スライドに伴う基準配線と
評価配線との接触を、電気的導通状態の変化として知る
ことができる。すなわち、評価用半導体装置の配線スラ
イド性を評価できることになる。

【００２２】

【実施例】ついで、この発明の実施例を図面を参照しな
がら以下に説明する。図１および図２は、評価用チップ
１の構造を示している。評価用チップ１は、シリコンな
どからなる矩形状の基板チップ１０の表面に、シリコン
の熱酸化膜などからなる絶縁層２０が形成され、この絶
縁層２０の上にアルミ配線からなる基準配線４０、７０
および評価配線３０、５０、６０が形成されている。

【００２３】各配線３０〜７０は、何れも、基板チップ
１０の中心Ｃと角部Ｔを結ぶ線Ｓに対して、直交する方
向に形成されている。すなわち、各配線３０〜７０と前
記線Ｓがなす角度θ＝９０°に設定されている。そし
て、基板チップ１０の角部Ｔ側から、評価配線３０、基
準配線４０、評価配線５０、６０および基準配線７０の
順番で、互いに平行に配置されている。また、評価配線
５０、６０は、ひとつの基準配線７０に沿って左右に設
けられている。各配線３０〜７０の両端あるいは片端に
は、外部の配線に接続するための矩形状の端子部３２、
４２、５２、６２、７２が設けられている。端子部３２
…は、ワイヤボンディングなどによる配線接続が可能な
構造を備えている。

【００２４】評価配線３０、５０、６０は、評価を行う
配線の幅に設定されているのに対し、基準配線４０、７
０は、評価配線３０、５０、６０よりもはるかに幅が広
く設定されている。基準配線４０と評価配線３０の間、
および、基準配線７０と評価配線５０、６０の間には、
わずかな間隔があいている。また、評価配線５０と基準
配線７０の間隔は、評価配線６０と基準配線７０の間隔
よりも狭く設定されている。

【００２５】上記のような構造を備えた評価用チップ１
を用いて、例えば、図３に示すような評価用半導体装置
を製造する。すなわち、評価用チップ１をリードフレー
ム２の上に載置してダイボンディングなどで固定する。
また、評価用チップ１の各配線３０〜７０の各端子部３
２〜７２と、リードフレーム２の配線（図示せず）を、
Ａｕ線３などでワイヤボンディングして電気的に接続し
ておく。この状態で、評価用チップ１およびリードフレ
ーム２の大部分をエポキシ樹脂などの封止樹脂４で封止
する。リードフレーム２の端部は封止樹脂４の外部まで
延びており、このリードフレーム２の端部に外部の配線
や回路を接続すれば、各評価配線３０…および基準配線
４０、７０の導通、あるいは、評価配線３０…と基準配
線４０、７０の間の導通を測定することができる。

【００２６】このようにして作製された半導体装置を、
熱衝撃試験や温度サイクル試験に用いる。封止樹脂４と
評価用チップ１が熱による膨張収縮を行うと、両者の熱
膨張率の違いによって互いの熱変形量が異なるので、相
対的に移動もしくは変形しようとする。そして、この熱
変形あるいは熱応力により、評価配線３０…が基準配線
４０、７０に近づく方向に移動または変形することにな
る。

【００２７】一定サイクルの試験を終えた半導体装置に
対して、各基準配線４０、７０と評価配線３０…との間
の電気的導通状態を、半導体装置の外部に露出したリー
ドフレーム２の端子部分に電極を接続したりして検査す
る。評価配線３０…が基準配線４０、７０と接触してい
なければ、評価配線３０…と基準配線４０、７０の間は
電気的に遮断されているが、前記した熱変形あるいは熱
応力により、評価配線３０…が基準配線４０、７０に接
触していると、基準配線４０、７０と評価配線３０…の
間が導通する。すなわち、評価配線３０…における配線
スライドの発生を、半導体装置の封止樹脂４を開封する
ことなく、基準配線４０、７０と評価配線３０…の間の
電気的導通状態によって知ることが出来るのである。

【００２８】また、評価配線５０と６０のように、基準
配線７０との間隔が異なるものを設けておいた場合、例
えば、間隔の狭い評価配線５０のみが基準配線７０と導
通して、間隔の広い評価配線６０は基準配線７０と導通
しなければ、配線スライドの量は、評価配線５０と基準
配線７０の間隔と、評価配線６０と基準配線７０の間隔
の中間の値であることが判る。すなわち、配線スライド
を、定量的に知ることが可能になる。

【００２９】つぎに、図４に示す実施例は、評価配線３
０…の高さを基準配線４０、７０の高さよりも高くした
場合である。すなわち、評価配線３０…のアスペクト比
（高さ／断面幅）を、前記図２に示す実施例の場合より
も大きくしておくのである。このようにしておけば、評
価配線３０…が、前記熱変形あるいは熱応力に伴って敏
感に移動したり変形したりすることになる。その結果、
配線スライド発生時に、評価配線３０…が基準配線４
０、７０と接触し易くなり、配線スライドの発生をより
高感度に検出することが可能になる。

【００３０】

【発明の効果】以上に述べた、この発明にかかる樹脂封
止半導体評価用チップによれば、基準配線と評価配線の
２種類の配線を備え、この２種類の配線の間における電
気的導通状態を測定できるようにしているので、樹脂封
止された状態の半導体装置において、封止樹脂とチップ
基板の間に生じる熱変形差あるいは熱応力に伴う評価配
線の移動または変形、すなわち配線スライドの発生を、
半導体装置の封止樹脂を開封することなく、確実に評価
することが出来る。

【００３１】その結果、樹脂封止半導体装置の性能評価
を効率的かつ経済的に行うことができ、半導体装置の性
能あるいは信頼性の向上に大きく貢献することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す評価用チップのほぼ
四半分を取り出して示す平面図

【図２】同上の断面図

【図３】樹脂封止された半導体装置の模式的概略断面
図

【図４】別の実施例を示す評価用チップの断面図

【符号の説明】

１評価用チップ１０チップ基板２０絶縁層３０、５０、６０評価配線３２、５２、６２端子部４０、７０基準配線４２、７２端子部

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】半導体チップを樹脂で封止してなる半導
体装置において、樹脂封止に伴う配線スライド性を評価
するのに用いる性能評価用チップであって、チップ基板
の表面に形成された絶縁層の上に、チップ基板中心と外
周角部を結ぶ線に直交して外周角部付近に基準配線およ
び評価配線が設けられ、前記基準配線は、配線スライド
を起こさない程度に充分に幅が広く形成され、前記評価
配線は、基準配線に対して一定の間隔をあけて平行に配
置され、基準配線よりも幅が狭く形成されており、基準
配線と評価配線の間の電気的導通を測定できるようにな
っていることを特徴とする樹脂封止半導体評価用チッ
プ。